[주니어전자]IT 핫픽 - 전방위 추진 기술, 드론의 비행 방식을 바꾸다

에어릭스 시스템즈의 'AERIX T-16' / Aerix Systems

현재 존재하는 대부분의 드론은 크게 두 가지 비행 방식으로 나뉘어요.

바로 고정익(fixed-wing) 방식과 회전익(rotor-based) 방식이에요.

고정익 드론은 비행기처럼 앞으로 나아가며 양력을 만들어 비행해요. 공기가 날개 위를 지나면서 압력 차이가 생기고, 그 힘으로 공중에 떠 있을 수 있는 구조예요. 속도가 빠르고 효율이 좋아서 장거리 비행에 유리하지만, 공중에서 멈춰 있을 수 없고 이착륙을 위한 공간이 필요하다는 한계가 있어요.

이런 한계를 보완한 것이 회전익 드론이에요. 프로펠러를 회전시켜 직접 양력을 만들어내기 때문에, 공중에 정지하거나 정밀하게 이동할 수 있죠. 그래서 현재 상업용 드론 대부분이 이 방식을 사용하고 있어요.

하지만 회전익 드론도 완벽하지는 않아요. 대부분의 쿼드콥터는 로터가 고정되어 있어서, 이동하려면 기체 자체를 기울여야 하거든요. 예를 들어 앞으로 가려면 뒤쪽 로터는 더 빠르게 돌고, 앞쪽 로터는 느려지면서 기체가 기울어지게 돼요.

결국 속도 조절 → 기울이기 → 가속 → 안정화라는 과정을 거치게 되는데, 이 모든 과정은 매우 빠르게 일어나지만 임무가 중요한 상황에서는 이 '아주 짧은 지연'도 중요한 차이를 만들 수 있답니다.

AERIX T-16은 전방위 구조(omnidirectional architecture)를 기반으로, 수직 상승, 수평 이동, 회전을 동시에 수행할 수 있도록 설계됐다 / Aerix Systems

전방위 추진 기술의 등장

프랑스 스타트업 에어릭스 시스템즈(Aerix Systems)는 이러한 문제를 해결하기 위해 전방위 추진 기술 'AERIX T-6'를 개발했어요.

기존처럼 로터가 한 방향으로만 힘을 내는 구조가 아니라, 각 추진 유닛이 실시간으로 추력 방향을 바꿀 수 있도록 설계된 것이 특징이에요.

이 기술의 핵심은 '추력 벡터 제어(thrust vectoring)'예요. 드론의 기체 방향과 관계없이, 추력을 원하는 방향으로 자유롭게 보낼 수 있다는 뜻이죠.

덕분에 드론은 기울지 않고도 앞, 뒤, 옆으로 움직일 수 있고, 동시에 회전이나 가속도 함께 수행할 수 있어요. 기존처럼 동작을 순서대로 하는 것이 아니라, 여러 움직임을 한 번에 처리하는 방식이에요.

AERIX T-16으로 구현된 전방위 비행

이러한 개념은 Aerix Systems의 'AERIX T-16' 플랫폼에서 더 구체적으로 구현됐어요.

AERIX T-16은 전방위 구조(omnidirectional architecture)를 기반으로, 수직 상승, 수평 이동, 회전을 동시에 수행할 수 있도록 설계됐어요. 실제 비행에서는 방향을 바꾸기 위해 기체를 기울이거나 '뱅킹(banking)'할 필요가 없어서, 급격한 기동에서도 안정성을 유지할 수 있어요.

AERIX T-16은 추력 벡터 제어(thrust vectoring)를 통해 기체 방향과 관계없이 추력을 원하는 방향으로 자유롭게 보낼 수 있다 / 유튜브 @aerixsystems

성능도 상당히 강력해요. AERIX T-16 추진 유닛은 최대 3.2kg의 추력과 3.5G의 가속 성능을 제공해요. 이 기술은 완성형 드론 'AXS-μ1(에이엑스에스-마이크로원)'에도 적용됐어요. 여기서 'μ(뮤)'는 '마이크로(micro)'를 뜻하는 기호라서 “마이크로 원”이라고 읽으면 자연스러워요.

여러 개의 T-16 유닛을 장착한 AXS-μ1은 전방위 비행의 특징을 그대로 보여주는 플랫폼이에요. 정지 상태에서 3초 이내에 시속 200km까지 도달할 수 있고, 시속 100km의 강풍에서도 안정적으로 비행할 수 있어요. 여러 개의 추력 방향을 실시간으로 조정하는 비행 제어 시스템과, 이를 뒷받침하는 고급 안정화 알고리즘 덕분이죠.

드론 움직임을 바꾸는 새로운 방식

이처럼 전방위 추진 시스템은 드론의 움직임 자체를 완전히 바꿔 놓아요.

기체를 기울이지 않고도 측면 이동이 가능하기 때문에, 좁은 공간에서도 충돌 위험이 줄어들어요. 산업 시설이나 실내 환경처럼 복잡한 공간에서도 훨씬 안전하게 움직일 수 있죠.

또한 움직이는 목표를 추적할 때도 훨씬 유리해요. 방향을 바꿀 때 지연이 거의 없어 불규칙하게 움직이는 대상을 빠르게 따라갈 수 있거든요. 이런 특성은 특히 국방 분야에서 중요한데, 빠르게 방향을 바꾸는 드론은 요격하기가 훨씬 어려워지기 때문이에요.

Aerix Systems의 대드론 대응 방식은 이동형 자율 요격 드론을 활용해 가까운 거리에서 목표를 추적하고 대응할 수 있어, 훨씬 유연하고 확장성이 높다 / Aerix Systems

자율성까지 결합된 차세대 요격 드론

Aerix Systems는 여기서 한 걸음 더 나아가, '자율성(autonomy)'까지 강화하고 있어요.

드론에는 센서 융합(sensor fusion), 컴퓨터 비전 기반 표적 인식, 예측 추적 알고리즘이 탑재되어 있어서, GPS가 없는 환경이나 전자전 상황에서도 작동할 수 있도록 최적화됐어요.

특히 이 드론은 '하드킬(hard-kill)' 방식의 요격을 목표로 하고 있어요. 전자적으로 방해하는 것이 아니라, 실제로 목표물에 접근해 물리적으로 무력화하는 방식이에요. 이를 위해서는 매우 빠른 제어 반응과 정밀한 충돌 예측, 고속 기동 능력이 필수인데, 전방위 추진 기술이 이러한 요구를 가능하게 만들어주고 있죠.

기존의 대드론 대응 방식도 한계가 있었어요. 전자전 시스템은 자율 드론에는 효과가 떨어질 수 있고, 미사일은 저가 기체를 상대하기에는 비용 부담이 크거든요.

반면 Aerix Systems의 방식은 이동형 자율 요격 드론을 활용해 가까운 거리에서 목표를 추적하고 대응할 수 있어, 훨씬 유연하고 확장성이 높다는 장점이 있어요.

AERIX T-16 추진 유닛은 최대 3.2kg의 추력과 3.5G의 가속 성능을 제공한다 / Aerix Systems

투자와 개발, 그리고 앞으로의 가능성

이 기술은 국제적으로도 주목받고 있어요.

Aerix Systems는 나토(NATO)의 국방 혁신 프로그램 DIANA에 선정됐고, 500만 유로(약 75억 원) 규모의 투자를 유치했어요. 현재는 시제품 단계를 넘어 초기 양산 단계에 진입했고, 실제 현장에 적용될 준비를 하고 있답니다.

드론은 우리 생활과 산업 곳곳에 활용되고 있는데, Aerix의 전방위 추진 기술은 그 가능성을 한 단계 더 넓히고 있죠.

드론의 '움직임'을 바꾸는 기술로, 앞으로의 활용 범위를 크게 넓힐 것으로 기대돼요.

최성훈 기자 csh87@etnews.com